JPS61245535A - マイクロ波処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はマイクロ波処理技術に関するもので、たとえば
、マイクロ波プラズマ反応処理装置等、マイクロ波を応
用した装置に利用して、有効な技術に関する。

〔背景技術〕

周知のように、マイクロ波処理技術は工業四査会１９８
２年１１月１５日発行電子材料別冊超ＬＳＩ製造試験装
置ガイドブック６９頁以降に記載されているように、半
導体素子製造装置として、プラズヤＣＶＤ装置、プラズ
マドライエツチング装置等に応用されている。

しかし、半導体素子パターンサイズが１．３μｍからサ
ブミクロンと微細化されると、従来法では処理温度が高
く、かつ、作用する電界強度が高いため、半導体素子や
、半導体素子を保護する堆積膜への熱的障害や、荷電粒
子等の衝突による損傷を起し、高品質な半導体素子を製
造することが難しいことが本発明者により見い出された
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、被処理物をダメージなく、精度良く、
かつ、効率的にマイクロ波処理する方法とその装置を提
供することにある。

本発明の前記目的と新規な特徴は本明細書の記述および
添付図面から明らかになるであろう。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、下記の通りである。

すなわち、ダメージなく、被処理物を処理する手段とし
て、反応物質を紫外線等の光励起作用と、マイクロ波等
の電磁波による電磁波励起（分極）作用の複合作用によ
り、反応物質を低温かつ、低エネルギー荷電粒子状態で
反応処理させる。

また、均一に、かつ精度良く反応処理する手段として、
反応処理空間に所要強度分布の磁界を作用させ、反応エ
ネルギー強度分布を制御し、精度良く、反応処理する。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例による半導体ウェハ製造にお
ける半導体ウェハ上にシリコン窒化膜を堆積するプラズ
マＣＶＤ装置の要部断面図である。

装置構成から説明すると、金属製炉体１内に石英製処理
室２が配設されており、その処理室２内のステージ３上
に半導体ウェハ４がセットされている。この半導体ウェ
ハ４上に半導体保護膜５を形成する。

ステージ３はステージ温調部６により、所定温度に温調
される。

一方、処理室２内は、真空排気部７により真空排気され
ると共に、ガス供給部８から反応ガス９〔半導体ウェハ
４上に半導体保護膜として、シリコン窒化膜を堆積する
場合、最初に半導体ウェハ４表面をクリーニングするた
めのオゾン（０８）が供給され、その後、Ｓ　ｉＨ４＋
　Ｎｏ！　　ガスが供給される〕が供給される。

また、炉体１にはマイクロ波発生部１０が接続され、マ
イクロ波１１が照射される。さらに、炉体１上方には紫
外線照射部１２が構成されている。

この紫外線照射部１２には、複数の紫外線ランプ１３、
反射鏡１４．冷却部１５．マイクロ波１１をしゃ断し、
かつ、紫外線を透過するマイクロ波しゃ断根１６より構
成されている。

紫外線ランプ１４より照射される紫外線１７０強度は紫
外線強度制御部１８により制御される。

さらに、炉体１の周囲には回転磁界発生部１９が構成さ
れており、処理室２内に制御可能な回転磁界が作用する
ようになっている。

なお、全体制御部２０では、処理条件情報２１により、
処理室２内に作用する真空排気力、ステージ温度、紫外
線強度、マイクロ波強度９反応ガス量、磁界強度を制御
する。

次に、本装置によって、半導体ウェハ４表面に半導体保
護膜５であるナイトライド膜を生成する方法について説
明する。

半導体ウェハ４をステージ３上にセットし、真空排気力
、ステージ温度、紫外線強度、マイクロ波強度２反応ガ
ス量、磁界強度等の処理条件情報２１を全体制御部２０
に設定し、始動すると、ステージ３がステージ温調部６
により所定温度に制御される。

同時に真空排気部７により、処理室２内が真空排気され
る。ステージ温度並びに処理室２の真空度が所定温度に
達すると、紫外線照射部１２より所定強度の紫外線１７
が照射されると同時に、ガス供給部１０より、反応ガス
９として、オゾン（０３）ガスが供給される。供給され
たオゾンは紫外線１７に励起され、ラジカル化し、半導
体ウェハ４上の有機物を化学分解し、半導体ウエノ・４
表面をクリーニングする。

その後、回転磁界発生部１９から、磁界が発生されると
同時に、マイクロ波発生部１０より、マイクロ波が照射
され、ガス供給部８より、ナイトライド膜形成用の反応
ガス９として、ＳｉＨ，ガスとＮＯ，ガスが供給され、
これらの反応ガス９は、マイクロ波１１と紫外線１７に
より励起され、プラズマ化し、半導体ウエノ１４上に半
導体保護膜５であるナイトライド膜を形成する。

所定時間処理し、半導体保護膜５が所定厚さに形成され
ると、ガス供給部８からの反応ガス９がしゃ断され、反
応が終了すると、マイクロ波、紫外線がしゃ断され、処
理室内が大気開放され、半導体保護膜５が形成された半
導体ウエノ・４が取り出され、処理が終了する。

さらに、半導体保護膜５の膜厚精度を向上するために、
全体制御部２０により、回転磁界発生部１９から発生す
る回転磁界強度を制御しながら上述処理を行なうこと可
能である。

〔効果〕

（１）反応物質を紫外線による光励起作用と、電磁波で
あるマイクロ波等による電磁波励起（分極）作用の複合
作用により、反応活性度を高めることができる。この結
果、反応物質を低温、低エネルギー、低真空度で反応処
理でき、反応処理中に、半導体素子に与える熱的ダメー
ジ、荷電粒子によるダメージを少なくでき、高品質な半
導体素子を製造することができる。

（２）上記（１）項の相乗効果として、今後製品化され
る半導体素子パターンサイズサブミクロンクラスの半導
体素子を製造するための反応処理装置を提供することが
でき、高機能、高付加価値の半導体素子を実用化できる
。

（３）上記（１）項の反応活性度が高められることより
、反応処理速度の高速化が可能となり、反応処理装置の
生産能力向上が図れる。

（４）前記実施例１では処理室に作用する回転磁界強度
を制御できることから、均一な反応処理が可能となる。

（５）前記実施例１では光励起オゾン処理により、ウェ
ハ表面を清浄化した直後に、保護膜を形成することから
、純度の高い均質な保護膜形成ができる。

以上、本発明者によって、なされた発明を実施例に基づ
いて、具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々
の変形が可能であることはいうまでもない。

特に、プラズマ強度分布２及応膜厚分布を測是し、その
結果に応じ、マイクロ波強度、紫外線強度、磁界強度分
布を制御することにより、さらに処理精度、処理品質が
高まる。

また、本実施例では光励起オゾン処理による界面処理後
、保護膜形成を行なっているが、前述界面処理後、反応
ガスとして半導体ウェハ表面をエツチングするガスを供
給し、表面層をドライエツチング処理した後、保護膜形
成をすると、さらに処理精度、処理品質面での向上が期
待できる。

〔利用分野〕

以上の説明では主として、本発明者によってなされた発
明を、その背景となった利用分野である半導体素子製造
における半導体ウェハ表面への保護膜の形成処理に適用
した場合について説明したが、これに限定されることな
く、逆に形成された半導体ウェハ表面の保護膜をエツチ
ング加工するドライエツチング処理装置に適用しても良
い。

また、本発明は半導体材料関連のプラズマ反応処理装置
に限定されることなく、光励起、電磁波励起可能な全て
の物質についての反応処理法（重合、生成２分解）およ
び、それらの装置に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１によるプラズマＣＶＤ装置の
要部断面図である。 １・・・炉体、２・・・処理室、３・・・ステージ、４
・・・半導体ウェハ、５・・・半導体保護膜、６・・・
ステージ温調部、７・・・真空排気部、８・・・ガス供
給部、９・・・反応ガス、ｌＯ・・・マイクロ波発生部
、１１・・・マイクロ波、１２・・・紫外線照射部、１
３・・・紫外線ランプ、１４・・・反射鏡、１５・・・
冷却部、１６・・・マイクロ波しゃ断部、１７・・・紫
外線、１８・・・紫外線強度制御部、１９・・・回転磁
界発生部、２０・・・全体制御部、２１・・・処理条件
情報。 代理人　弁理士　　小　川　勝　裏″　′。 −１、〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、真空排気された処理空間に、反応物質を供給し、紫
   外線等の光と、マイクロ波等の電磁波を照射し、光励起
   作用と、電磁波励起作用の相互励起作用により、反応物
   質を反応処理することを特徴とするマイクロ波処理装置
   。 ２、マイクロ波励起作用の反応活性度を高める手段とし
   て、処理空間に磁界を作用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のマイクロ波処理装置。